Bron: Science Daily | Methode: Herschreven
Origineel: “A nearby Earth-size planet just got much more mysterious”
TRAPPIST-1e, an Earth-sized world in the system’s habitable zone, is drawing scientific attention as researchers hunt for signs of an atmosphere—and potentially life-supporting conditions. Early James Webb observations hint at methane, but the signals may instead come from the star…
Op slechts 39 lichtjaar van de Aarde ligt een van de meest fascinerende planetaire systemen die we kennen. TRAPPIST-1, genoemd naar het surveyproject dat het ontdekte, herbergt zeven aardachtige planeten rond een kleine rode dwergster. Een van deze werelden, TRAPPIST-1e, staat momenteel in het middelpunt van de wetenschappelijke belangstelling – en zorgt tegelijk voor hoofdbrekens.
**Een planeet in de bewoonbare zone**
TRAPPIST-1e bevindt zich in wat astronomen de “Goudlokjeszone” noemen – het gebied rond een ster waar temperaturen zouden kunnen toelaten dat vloeibaar water op het oppervlak bestaat. Dit is echter alleen mogelijk als de planeet een atmosfeer heeft die de temperatuur kan reguleren. Waar vloeibaar water kan bestaan, volgt natuurlijk de mogelijkheid van leven.
Het TRAPPIST-systeem is als een miniatuurversie van ons zonnestelsel: de ster en alle zeven planeten zouden comfortabel binnen de baan van Mercurius passen. Jaren gaan er heel snel voorbij – elke TRAPPIST-planeet voltooit een omloop rond zijn ster in slechts enkele aardse dagen.
“De basisstelling voor TRAPPIST-1e is dit: als het een atmosfeer heeft, is het bewoonbaar,” zegt Sukrit Ranjan van het Lunar and Planetary Laboratory van de Universiteit van Arizona. “Maar op dit moment moet de eerste vraag zijn: ‘Bestaat er überhaupt een atmosfeer?'”
**James Webb op zoek naar antwoorden**
Om die cruciale vraag te beantwoorden, hebben wetenschappers NASA’s krachtige James Webb Space Telescope ingezet. Twee recente wetenschappelijke papers, gepubliceerd in het Astrophysical Journal Letters, rapporteren de eerste gedetailleerde observaties van het TRAPPIST-1-systeem met deze revolutionaire telescoop.
Het onderzoeksteam, waaronder Ranjan, gebruikte Webb’s Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) om het systeem te observeren terwijl TRAPPIST-1e voor zijn moederster langs trok. Tijdens zo’n transit passeert een deel van het sterlicht door eventuele atmosfeer rond de planeet, waarbij bepaalde golflengten worden geabsorbeerd. Door dit gefilterde sterlicht te meten, kunnen astronomen afleiden welke gassen aanwezig zijn.
**Mysterieuze methaan-signalen**
Tijdens vier van dergelijke transits zag het team zwakke aanwijzingen voor methaan. Dit zou een belangrijke ontdekking kunnen zijn, maar er is een probleem: TRAPPIST-1 is een zogenaamde M-dwergster, slechts ongeveer een tiende zo groot als onze zon en nauwelijks groter dan Jupiter.
“Terwijl de zon een heldere, gele dwergster is, is TRAPPIST-1 een ultra-koele rode dwerg, wat betekent dat hij aanzienlijk kleiner, koeler en zwakker is dan onze zon,” legt Ranjan uit. “Koel genoeg zelfs om gasmoleculen in zijn atmosfeer toe te laten. We rapporteerden aanwijzingen voor methaan, maar de vraag is: ‘is het methaan toe te schrijven aan moleculen in de atmosfeer van de planeet of in de gasster?'”
**Voorzichtigheid geboden**
Deze fundamentele onzekerheid vormt de kern van het mysterie. Ranjan en zijn collegen modelleerden verschillende mogelijke atmosferen voor TRAPPIST-1e, met focus op scenario’s rijk aan methaan. Ze berekenden vervolgens hoe waarschijnlijk elk geval zou zijn, gegeven de Webb-gegevens.
In het meest plausibele geteste scenario zou TRAPPIST-1e er ongeveer uitzien als Titan, de methaanrijke maan van Saturnus. Zelfs dit scenario bleef echter zeer onwaarschijnlijk volgens de analyse.
“Gebaseerd op ons meest recente werk, suggereren we dat de eerder gerapporteerde voorzichtige aanwijzing van een atmosfeer meer waarschijnlijk ‘ruis’ is van de gasster,” aldus Ranjan. “Dit betekent echter niet dat TRAPPIST-1e geen atmosfeer heeft – we hebben gewoon meer gegevens nodig.”
**Uitdagingen voor Webb**
Ranjan benadrukt dat de James Webb Space Telescope, ondanks zijn opmerkelijke capaciteiten, niet werd gebouwd met kleine, aardachtige exoplaneten als primaire doelen. “Hij werd ontworpen lang voordat we wisten dat dergelijke werelden bestonden, en we hebben geluk dat hij ze überhaupt kan bestuderen,” zegt hij. “Er zijn maar een handjevol aardachtige planeten waarvoor hij mogelijk ooit een gedetailleerde atmosferische samenstelling zou kunnen meten.”
**Nieuwe missies aan de horizon**
Toekomstige observaties kunnen helpen de onzekerheden op te lossen. Een veelbelovende inspanning is NASA’s Pandora-missie, een kleine satelliet die momenteel wordt ontwikkeld en gepland voor lancering begin 2026. Onder leiding van Daniel Apai van de Universiteit van Arizona is Pandora specifiek bedoeld om exoplaneet-atmosferen en hun gaststerren te bestuderen.
Het ruimtevaartuig zal sterren volgen die mogelijk bewoonbare planeten herbergen, voor, tijdens en na planetaire transits. Dit moet wetenschappers helpen stellaire effecten te scheiden van echte atmosferische signalen.
Parallel hieraan werkt het TRAPPIST-1e onderzoeksteam aan een groter observatieprogramma met nieuwe analysemethoden. Een belangrijke benadering is de “dubbele transit”, waarbij astronomen de ster observeren wanneer zowel TRAPPIST-1e als TRAPPIST-1b (de binnenste, luchtloze planeet van het systeem) tegelijkertijd voor de ster langs trekken.
“Deze observaties zullen ons in staat stellen te scheiden wat de ster doet van wat er gaande is in de atmosfeer van de planeet – mocht die er zijn,” zegt Ranjan.
**Vooruitblik**
TRAPPIST-1e blijft een van de meest intrigerende doelen in de zoektocht naar mogelijk bewoonbare werelden. Hoewel de eerste resultaten van Webb voorzichtigheid gebieden, vertegenwoordigen ze een belangrijke stap voorwaarts in het begrijpen van een van de dichtstbijzijnde potentieel aardachtige exoplaneten. Met nieuwe technieken en missies in aantocht, kunnen we in de komende jaren eindelijk duidelijkheid krijgen over de atmosferische mysteries van deze fascinerende wereld.